DockerFile与容器构建技术

一、 Docker架构

二、容器镜像分类

• 操作系统类
  • CentOS
  • Ubuntu
  • 在dockerhub下载或自行制作
• 应用类
  • Tomcat
  • Nginx
  • MySQL
  • Redis

三、容器镜像获取的方法

主要有以下几种：
1、在DockerHub直接下载
2、把操作系统中文件系统打包为容器镜像
3、把正在运行的容器打包为容器镜像，即docker commit
4、通过Dockerfile实现容器镜像的自定义及生成

四、容器镜像获取方法演示

4.1 在DockerHub直接下载

# docker pull centos:latest
# docker pull nginx:latest

4.4 通过Dockerfile实现容器镜像的自定义及生成

4.4.1 Dockerfile介绍

Dockerfile是一种能够被Docker程序解释的剧本。Dockerfile由一条一条的指令组成，并且有自己的书写格式和支持的命令。当我们需要在容器镜像中指定自己额外的需求时，只需在Dockerfile上添加或修改指令，然后通过docker build生成我们自定义的容器镜像（image）。

4.4.2 Dockerfile指令

• 构建类指令
  • 用于构建image
  • 其指定的操作不会在运行image的容器上执行（FROM、MAINTAINER、RUN、ENV、ADD、COPY）
• 设置类指令
  • 用于设置image的属性
  • 其指定的操作将在运行image的容器中执行（CMD、ENTRYPOINT、USER 、EXPOSE、VOLUME、WORKDIR、ONBUILD）
• 指令说明

• 指令详细解释
  通过man dockerfile可以查看到详细的说明,这里简单的翻译并列出常用的指令

1, FROM

FROM指令用于指定其后构建新镜像所使用的基础镜像。
FROM指令必是Dockerfile文件中的首条命令。
FROM指令指定的基础image可以是官方远程仓库中的，也可以位于本地仓库，优先本地仓库。

格式:FROM <image>:<tag>
例:FROM centos:latest

2, RUN

RUN指令用于在构建镜像中执行命令，每执行一次RUN指令在当前镜像顶部创建一个新的层。有以下两种格式:

• shell格式

格式:RUN <命令>
例:RUN echo 'kubemsb' > /var/www/html/index.html

• exec格式

格式:RUN ["可执行文件", "参数1", "参数2"]
例:RUN ["/bin/bash", "-c", "echo kubemsb > /var/www/html/index.html"]

注意: 按优化的角度来讲:当有多条要执行的命令,不要使用多条RUN,尽量使用&&符号与\符号连接成一行。因为多条RUN命令会让镜像建立多层(总之就是会变得臃肿了)。

RUN yum install httpd httpd-devel -y
RUN echo test > /var/www/html/index.html
可以改成
RUN yum install httpd httpd-devel -y && echo test > /var/www/html/index.html
或者改成
RUN yum install httpd httpd-devel -y  \
    && echo test > /var/www/html/index.html

3, CMD

CMD不同于RUN,CMD用于指定在容器启动时所要执行的命令,而RUN用于指定镜像构建时所要执行的命令。
格式有三种:

CMD ["executable","param1","param2"] # exec格式
CMD ["param1","param2"]  # exec格式，不带指令只有参数，需要结合ENTRYPOINT，参数作为ENTRYPOINT指令的参数
CMD command param1 param2 # shell格式

每个Dockerfile只能有一条CMD命令。如果指定了多条命令，只有最后一条会被执行。
如果用户启动容器时候指定了运行的命令，则会覆盖掉CMD指定的命令。

什么是启动容器时指定运行的命令?
# docker run -d -p 80:80 镜像名 运行的命令

4, EXPOSE

EXPOSE指令用于指定容器在运行时监听的端口

格式:EXPOSE <port> [<port>...]
例:EXPOSE 80 3306 8080

上述运行的端口还需要使用docker run运行容器时通过-p参数映射到宿主机的端口.

5, ENV

ENV指令用于指定一个环境变量.

格式:ENV <key> <value> 或者 ENV <key>=<value>
例:ENV JAVA_HOME /usr/local/jdkxxxx/

6, ADD

ADD指令用于把宿主机上的文件拷贝到镜像中

格式:ADD <src> <dest>
<src>可以是一个本地文件或本地压缩文件，还可以是一个url,
如果把<src>写成一个url，那么ADD就类似于wget命令
<dest>路径的填写可以是容器内的绝对路径，也可以是相对于工作目录的相对路径

7, COPY

COPY指令与ADD指令类似,但COPY的源文件只能是本地文件

格式:COPY <src> <dest>

8, ENTRYPOINT

ENTRYPOINT与CMD非常类似
相同点：
一个Dockerfile只写一条，如果写了多条，那么只有最后一条生效
都是容器启动时才运行
不同点：
如果用户启动容器时候指定了运行的命令，ENTRYPOINT不会被运行的命令覆盖，而CMD则会被覆盖

格式有两种:
ENTRYPOINT ["executable", "param1", "param2"]
ENTRYPOINT command param1 param2

9, VOLUME

VOLUME指令用于把宿主机里的目录与容器里的目录映射.
只指定挂载点,docker宿主机映射的目录为自动生成的。

格式:VOLUME ["<mountpoint>"]

10, USER

USER指令设置启动容器的用户(像hadoop需要hadoop用户操作，oracle需要oracle用户操作),可以是用户名或UID

USER daemon
USER 1001

注意：如果设置了容器以daemon用户去运行，那么RUN,CMD和ENTRYPOINT都会以这个用户去运行
镜像构建完成后，通过docker run运行容器时，可以通过-u参数来覆盖所指定的用户

11, WORKDIR

WORKDIR指令设置工作目录,类似于cd命令。不建议使用RUN cd /root ,建议使用WORKDIR

WORKDIR /root

4.4.3 Dockerfile基本构成

• 基础镜像信息
• 维护者信息
• 镜像操作指令
• 容器启动时执行指令

4.4.4 Dockerfile生成容器镜像方法

4.4.5 Dockerfile生成容器镜像案例

4.4.5.0 使用Dockerfile生成容器镜像步骤

第一步：创建一个文件夹（目录）

第二步：在文件夹（目录）中创建Dockerfile文件(并编写)及其它文件

第三步：使用docker build命令构建镜像

第四步：使用构建的镜像启动容器

4.4.5.1 使用Dockerfile生成Nginx容器镜像

创建nginxroot目录，并创建index.html用于后续添加到镜像，制作Dockerfile

$ mkdir nginxroot && cd nginxroot
# 创建一个文件，添加如下内容
$ echo "My Own DockFile, \n nginx is running"> index.html
# 制作Dockerfile
$ cat Dockerfile 
# 引用基础镜像centos8
FROM centos:latest
# 创建者
LABEL creator="bing<bing7109@gmail.com>"
# 修改centos8库文件
RUN cd /etc/yum.repos.d/
RUN sed -i 's/mirrorlist/#mirrorlist/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
RUN sed -i 's|#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=http://vault.centos.org|g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
# 安装wget
RUN yum -y install wget
# 请求阿里云库文件
RUN wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo
# 安装nginx
RUN yum -y install nginx
# 添加文件
ADD index.html /usr/share/nginx/html/
RUN echo "daemon off;" >> /etc/nginx/nginx.conf
# 暴露端口
EXPOSE 8009
# 启动nginx
CMD /usr/sbin/nginx

其中下面的四行是修改CentOS8中仓库地址配置， mirrorlist地址已经没有了，安装wget会报错，所以做如下修改。见参考文档（3）

RUN cd /etc/yum.repos.d/
RUN sed -i 's/mirrorlist/#mirrorlist/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
RUN sed -i 's|#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=http://vault.centos.org|g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
RUN yum -y install wget

生成镜像

$ sudo docker build -t centos8-nginx:v1 .
[+] Building 192.0s (14/14) FINISHED                                                         docker:default
 => [internal] load build definition from Dockerfile                                                   0.0s
 => => transferring dockerfile: 607B                                                                   0.0s
 => WARN: JSONArgsRecommended: JSON arguments recommended for CMD to prevent unintended behavior rela  0.0s
 => [internal] load metadata for docker.io/library/centos:latest                                       0.0s
 => [internal] load .dockerignore                                                                      0.0s
 => => transferring context: 2B                                                                        0.0s
 => [1/9] FROM docker.io/library/centos:latest                                                         0.0s
 => [internal] load build context                                                                      0.0s
 => => transferring context: 90B                                                                       0.0s
 => CACHED [2/9] RUN cd /etc/yum.repos.d/                                                              0.0s
 => [3/9] RUN sed -i 's/mirrorlist/#mirrorlist/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*                            0.2s
 => [4/9] RUN sed -i 's|#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=http://vault.centos.org|g' /etc/yum  0.2s
 => [5/9] RUN yum -y install wget                                                                     51.4s
 => [6/9] RUN wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo            0.4s
 => [7/9] RUN yum -y install nginx                                                                   139.1s 
 => [8/9] ADD index.html /usr/share/nginx/html/                                                        0.0s 
 => [9/9] RUN echo "daemon off;" >> /etc/nginx/nginx.conf                                              0.3s 
 => exporting to image                                                                                 0.4s 
 => => exporting layers                                                                                0.4s 
 => => writing image sha256:b80da015ecbab18dc1721ee819492c3337fda1218ffa85ffa7520f08ee195ea3           0.0s 
 => => naming to docker.io/library/centos8-nginx:v1                                                    0.0s 

 1 warning found (use docker --debug to expand):
 - JSONArgsRecommended: JSON arguments recommended for CMD to prevent unintended behavior related to OS signals (line 12)

查看生成的镜像：

我们以centos做基础镜像生成centos8-nginx，比centos大了很多

$ sudo docker images
REPOSITORY                      TAG        IMAGE ID       CREATED          SIZE
centos8-nginx                   v1         b80da015ecba   30 minutes ago   438MB
centos                          latest     e6a0117ec169   3 years ago      272MB

4.4.5.2 用制作的镜像启动一个容器：

$ sudo docker run -d centos8-nginx:v1
aefbf3148a027f12ac877ad41d934fc8dd7d96b22998057008fa5eb5f63c5f78
$ sudo docker ps
CONTAINER ID   IMAGE              COMMAND                   CREATED          STATUS          PORTS                                                                        NAMES
aefbf3148a02   centos8-nginx:v1   "/bin/sh -c /usr/sbi…"   12 seconds ago   Up 11 seconds   8009/tcp                                                                     relaxed_kowalevski

4.4.5.3 请求容器

镜像启动成功，我们请求一下容器，可以看到我们添加的文件内容

# 查看容器IP
$ sudo docker inspect aef | grep -i 'ipaddress'
            "SecondaryIPAddresses": null,
            "IPAddress": "172.17.0.8",
                    "IPAddress": "172.17.0.8",

# 请求
$ curl http://172.17.0.8
My Own DockFile, \n nginx is running

4.4.6 使用Dockerfile生成容器镜像优化

4.4.6.1 减少镜像分层

Dockerfile中包含多种指令，如果涉及到部署最多使用的算是RUN命令了，使用RUN命令时，不建议每次安装都使用一条单独的RUN命令，可以把能够合并安装指令合并为一条，这样就可以减少镜像分层。

FROM centos:latest
LABEL creator="bing<bing7109@gmail.com>"
RUN cd /etc/yum.repos.d/
RUN sed -i 's/mirrorlist/#mirrorlist/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
RUN sed -i 's|#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=http://vault.centos.org|g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
RUN yum -y install wget
RUN wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo
RUN yum -y install nginx
ADD index.html /usr/share/nginx/html/
RUN echo "daemon off;" >> /etc/nginx/nginx.conf
EXPOSE 8009
CMD /usr/sbin/nginx

优化内容如下：

FROM centos:latest
LABEL creator="bing<bing7109@gmail.com>"
RUN cd /etc/yum.repos.d/ && \
    sed -i 's/mirrorlist/#mirrorlist/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-* && \
    sed -i 's|#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=http://vault.centos.org|g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
RUN yum -y install wget && \
    wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo && \
    yum -y install nginx
ADD index.html /usr/share/nginx/html/
RUN echo "daemon off;" >> /etc/nginx/nginx.conf
EXPOSE 8009
CMD /usr/sbin/nginx

4.4.6.2 清理无用数据

• 有在同一层删除，无论文件是否最后删除，都会带到下一层，所以要在每一层清理对应的残留数据，减小镜像大小。
• 把生成容器镜像过程中部署的应用软件包做删除处理

FROM centos:latest
LABEL creator="bing<bing7109@gmail.com>"
RUN cd /etc/yum.repos.d/ && \
    sed -i 's/mirrorlist/#mirrorlist/g' /etc/yum.repos.d/CentOS-* && \
    sed -i 's|#baseurl=http://mirror.centos.org|baseurl=http://vault.centos.org|g' /etc/yum.repos.d/CentOS-*
RUN yum -y install wget && \
    wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo && \
    yum -y install nginx && \
    # 删除软件包
    yum clean all && \
    rm -rf /var/cache/yum/*
ADD index.html /usr/share/nginx/html/
RUN echo "daemon off;" >> /etc/nginx/nginx.conf
EXPOSE 8009
CMD /usr/sbin/nginx

4.4.6.3 多阶段构建镜像

项目容器镜像有两种，一种直接把项目代码复制到容器镜像中，下次使用容器镜像时即可直接启动；另一种把需要对项目源码进行编译，再复制到容器镜像中使用。
不论是哪种方法都会让制作镜像复杂了些，并也会让容器镜像比较大，建议采用分阶段构建镜像的方法实现。

$ cd tomcat-java-demo
$ vi Dockerfile
FROM maven AS build
ADD ./pom.xml pom.xml
ADD ./src src/
RUN mvn clean package

FROM kubtest/tomcat
RUN rm -rf /usr/local/tomcat/webapps/ROOT
COPY --from=build target/*.war /usr/local/tomcat/webapps/ROOT.war

$ docker build -t demo:v1 .
$ docker container run -d -v demo:v1


第一个 FROM 后边多了个 AS 关键字，可以给这个阶段起个名字
第二个 FROM 使用上面构建的 Tomcat 镜像，COPY 关键字增加了 —from 参数，用于拷贝某个阶段的文件到当前阶段。

参考

1 Dockerfile overview
2 Dockerfile reference
3 https://stackoverflow.com/questions/70963985/error-failed-to-download-metadata-for-repo-appstream-cannot-prepare-internal